华为LTE-Qos管理介绍及测试验证V7

1、华为 LTE Qos管理介绍及测试验证2015年10月目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一、LTE Qos管理介绍 3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 二、无线 Qos 参数介绍 4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 三、华为无线 Qos 设置 5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 四、QCI 验证站点选取 6 HYPERLINK l bookmark10 o Curr

2、ent Document 五、QCI 优先级策略验证用例 6 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 六、测试总结 17LTE Qos 管理介绍EPS系统中以 EPS承载为基本单元来进行 QoS管理， QoS管理需要 E2E 网络共同进行， 各网元主要功能如下：PCRF是策略和计费控制单元。 PCRF可动态生成 QoS策略，并将该策略下发给 PGW。P-GW (Packet Data Network Gateway)是 QoS策略执行单元。 P-GW按照 SDF模板( TFT, Traffic Flow Template )识别服务数据流 ( SDF

3、)，并将服务数据流聚集映射到一个EPS承载上； SDF模板可由 PCRF动态配置策略生成，在运营商未部署PCRF的情况下，也可静态配置在 P-GW上。S-GW(Serving Gateway)进行包路由和转发。将 S5承载唯一的映射成为 S1承载； MME 负责获取 HSS中的用户签约数据和在网元间转发QoS参数。HSS负责存储用户信息和签约 QoS策略。eNodeB根据当前的空口和传输资源状况，按照QoS参数建立 UE承载和调度 UE承载的数据，通过差异化的资源管理和分配策略来保证UE承载的 QoS水平。eNodeB: E-UTRAN NodeB HSS: Home Subscriber S

4、erverPCRF: Policy and Charging Rules FunctionS-GW ： Serving GatewayMME: Mobility Management EntityUE: User Equipment在 EPS中，QoS 控制的基本单元是承载。 用户的业务数据流以该基本单元在网络实施QoS控制。映射到同一个 EPS承载的业务数据流将得到同样的QoS保障 ( 如调度策略、 无线承载策略等 ) 。如果想对两个 SDF (Service Data Flow) 提供不同的 QoS保障，则这两个 SDF需 要分别建立不同的 EPS承载。在 LTE 系统中，一个 UE到一个

5、 P-GW之间具有相同 QoS属性的业务流称为一个 EPS承载。 如上图所示， EPS承载中 UE到 eNodeB空口之间的一段称为无线承载， eNodeB到 S-GW之间 的一段称为 S1承载。无线承载与 S1承载统称为 E-RAB。LTE的 QoS是按照承载粒度逐段进 行保障的。本文关注 E-RAB的 QoS保障。EPS承载按照是否有 GBR(Guaranteed Bit Rate) 保障分类如 下表 所示。承载类型说明说明GBR承载如果一个 EPS承载被固定分配专用网络资源以保障这个 这个 EPS承载称为 GBR承载。EPS承载的 GBR，则Non-GBR承载如果一个 EPS承载没有被固

6、定分配专用网络资源以保障这个 则这个 EPS承载称为 Non-GBR承载。EPS承载的 GBR，GBR承载采用专用承载，主要用于实时业务，例如语音、视频、实时游戏等。Non-GBR承载主要用于非实时业务，例如EMAIL、等。EPS承载按照建立方式分类如 下表 所示。承载类型说明默认承载当 UE 初始附着 EPS 网络时， EPS网络一般会给 UE 建立一条默认承载。若 UE 同时存在多个 APN，EPS网络会为每个 APN建立一条默认承载。如 UE可能同时 存在 IMS APN和 internet APN 。默认承载会一直保持，以给 UE提供“永远在 线”的 IP 连接，并保证用户在开始业务时

7、具有更短的时延。默认承载只能是 Non-GBR承载。专用承载除了默认承载以外， UE连接到同一个 EPS网络的其他承载为专用承载。当 UE 请求一个新的业务时，如果默认承载不能提供所要求的QoS时，则需要建立专用承载以提供服务。一般情况下专用EPS承载的 QoS比默认 QoS的要求高。专用承载可以同时存在多条。 EPC根据 QoS要求为业务建立专用承载。专用承载 可以是 GBR承载，也可以是 Non-GBR承载。二、 无线 Qos 参数介绍在用户入网时， 用户将签订合约并将定义的合约信息保存在HSS中。当用户发起业务请求时， P-GW/S-GW和 eNodeB基于 HSS中的 QoS信息以及

8、PCRF更新下发的 QoS参数为该用 户提供服务。对于 LTE的业务层面，涉及的 QoS参数主要包括： QCI、 ARP、 GBR等，详细说明如下：QoS参数说明QCI (QoS Class Identifier)3GPP按照 QoS要求将业务分成 9 类，并定义相应的 QCI。QCI 标准化了业务的 QoS 要求。每个 QCI 指示每类业务的资源类型、优先级、时延、丢包率等质量要求。 QCI在 EPS中各个网元中传递，避免了协商和传递大量具体的QoS参数。 EPS按照 QCI 来控制 QoS。ARP(Allocation and Retention Priority)ARP是分配保持优先级，

9、指示一个 EPS承载相对另一个 EPS承载的资源分配和保 持的优先级。在资源受限情况下， eNodeB可以根据 ARP决定是否接受一个承载 建立/ 修改请求。在发生拥塞时后， eNodeB可以根据 ARP决定释放掉哪个或者多 个承载。GBR/MBR(Guaranteed/MaximumBit Rate)GBR是承载预期能够提供的比特速率， MBR是承载能够提供数据速率的上限。 GBR/MBR均用于对 GBR承载的带宽管理，系统通过预留资源等方式保证数据流的 比特速率在不超过 GBR时能够全部通过； 比特速率超过 MBR时全部丢弃； 比特速 率超过 GBR但小于 MBR时需要考虑网络是否拥塞，

10、如果拥塞，则丢弃， 如果不拥 塞，则通过。当前版本的特定 GBR承载的 MBR与 GBR设置相同。3GPP 23.203 协议中规定了 9种 QCI业务的特性，包括：业务优先级、时延、丢包率要 求。QCI资源类型优先级数据包时延误包丢失 率典型业务1GBR2100 ms1.00E-02会话语音24150 ms1.00E-02会话视频（直播流媒体）3350 ms1.00E-03实时游戏45300 ms1.00E-06非会话视频（缓冲流媒体）5Non-GBR1100 ms1.00E-06IMS信令67100 ms1.00E-06语音，视频（直播流媒体），交互式游戏76300 ms1.00E-03视

11、频（缓冲流媒体），基于 TCP的业务（如，聊 天，文件共享等）881.00E-0699、 华为无线 Qos 设置目前华为根据协议定义的 QCI 优先级，对不同优先级设置不同的权值和最小保障速率。QCI6的权值最高， 以此类推， QCI9 的权值最低， 这样就能优先保障手机用户。 目前 CPE 用户权值为 700（ 步长为 0.001 ，实际为 0.7） ，手机用户权值为 1000 到 800。在资源不受限的情况下 （所有用户请求的 RB资源之和 系统总 RB资源 ） ，会按需分配给 所有用户；在资源受限的情况下 （ 所有用户请求的 RB资源之和 系统总 RB资源） ，会优先保 证业务等级高的业

12、务，按 10: 7 比例分配 RB资源。四、 QCI 验证站点选取选取不同场景的小区，分别验证各场景下 QCI 策略，小区如下：满足条件 （CPE造成 的利用率高和手机用户五、 QCI 优先级策略验证用例1、轻负荷站点下， 手机用户与 CPE用户分别接入速率情况 , 并验证 QCI6的 SIM 卡放在 CPE里是否会改变 QCI 等级。预期效果： 手机用户与 CPE用户均可正常接入，速率均能达到最大值；QCI 等级与 SIM卡开卡信息有关，与放在哪个终端没有关系。后台指标情况：起始时间网元名称小区内 的平均 用户数 （无）上行总数 据流量 （Gbyte）下行总 数据流 量（ Gbyte）上行

13、PRB利 用率下行 PRB利 用率CPE 下行 数据 流量CPE 用户 数CPE 流 量占比11/07/201513:00:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 225.18%6.93%1.400.2044.66%11/07/201513:15:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 119.0760.132.7323.89%6.43%0.600.1121.94%11/07/2015CCCC移 动生产楼北楼18.9390.091.1121.51%3.90%0.450.1340.49%13:30:00HLW E11 111/07/201513:45:00C

14、CCC移_ 动生产楼北楼_HLW_E11_118.7680.4615.9026.96%25.11%6.990.2343.92%11/07/201514:00:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 120.1830.7136.5936.42%55.25%8.100.7422.14%11/07/201514:15:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 122.1510.8130.2035.44%44.10%9.780.8532.37%11/07/201514:30:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 120.7750.174.7328.96%10.09%3.740.617

15、9.04%11/07/201514:45:00CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 120.5570.214.5728.88%9.59%1.660.5136.43%从指标可以看到，测试前该小区PRB利用率不高，不到 30%，属于轻负荷小区。测试情况 ：小区业务类 型时间测试方法CPE速率(Mbps)手机速率（Mbps）CPE/MIFICCCC移 动生产楼北楼HLW E11 1下载14:00QCI6 单独接入76.5CCCC移 动生产楼北楼HLW E11 1下载14:02QCI9 单独接入74.3CCCC移_ 动生产楼北楼HLW E11 1下载14:29同时接入33.255.459.92%中

16、兴 CPE单独接入 （SIM 卡为 QCI9） ：华为 CPE单独接入 （SIM 卡为 QCI6）:从测试情况可以看到，在轻负载的场景下，QCI为 6和 QCI为 9的终端峰值速率都能达到 80Mbps以上。在 QCI6 和 QCI9 同时做下载的情况下，资源分配遵循10:7 的分配原则。将QCI为6的SIM卡放在 CPE里， QCI等级不会发生变化。2、轻负荷站点下，手机用户与 CPE用户接入及速率情况预期效果：手机用户与 CPE用户均可正常接入，手机用户业务速率高于CPE用户选取一个宏站小区做测试后台指标情况：起始时间网元名称小区内 的平均 用户数 (无)上行总 数据流 量 (Gbyte)

17、下行总数 据流量 (Gbyte)上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下 行数据 流量 (Gbyte )CPE 用户 数CPE流量占比11/06/2015CCCC城_ 西派出所10.580.030.4720.22%3.78%0.450.0796.20%15:30:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所10.260.040.1219.81%1.91%0.020.0317.72%15:45:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所7.910.170.3422.97%3.33%0.050.0414.47%16:00:00HLH F25 311/06/

18、2015CCCC城_ 西派出所10.650.158.2923.43%32.00%0.080.050.99%16:15:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所12.770.2920.6426.89%80.30%1.820.438.82%16:30:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所11.480.031.1921.21%5.63%0.020.051.67%16:45:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所10.030.030.1320.91%2.12%0.030.0324.92%17:00:00HLH F25 311

19、/06/2015CCCC城_ 西派出所10.380.040.1622.21%2.70%0.050.0428.77%17:15:00HLH F25 311/06/2015CCCC城_ 西派出所10.870.030.0922.37%2.41%0.040.0547.80%17:30:00HLH F25 311/06/2015CCCC城 西派出所13.410.104.4326.34%17.31%0.900.2020.37%17:45:00HLH F25 311/06/201518:00:00CCCC城_ 西派出所_HLH_F25_316.630.4126.5539.66%95.75%11.120.98

20、41.89%11/06/201518:15:00CCCC城_ 西派出所HLH F25 315.694.612.6576.52%13.87%0.470.3817.58%11/06/201518:30:00CCCC城_ 西派出所HLH F25 3147.28%2.82%0.090.0842.83%11/06/201518:45:00CCCC城_ 西派出所HLH F25 39.890.070.5222.81%4.60%0.120.0723.23%从指标可以看到，该小区在测试前PRB利用率较低，属于轻负荷小区。测试情况：小区业务类型时间QCI 设置 权值比例CPE速率(Mbps

21、)MIFI 速率 (Mbps)CPE/MIFICCCC城 西派出所 HLH F25 3下载16:2910:077.913.259.85%CCCC城 西派出所 HLH F25 3下载16:3010:0710.613.280.30%CCCC城 西派出所 HLH F25 3下载16:3310:077.513.356.39%CCCC城 西派出所 HLH F25 3均值10:078.713.265.49%CCCC城 西派出所 HLH F25 3下载18:0310:033.616.721.56%CCCC城 西派出所 HLH F25 3下载18:0510:033.515.922.01%CCCC城 西派出所

22、HLH F25 3下载18:0710:032.716.816.07%CCCC城 西派出所 HLH F25 3均值10:033.316.519.84%CCCC城 西派出所 HLH F25 3上传18:2110:07%CCCC城 西派出所 HLH F25 3上传18:2310:04%CCCC城 西派出所 HLH F25 3上传18:2410:072.23.268.75%CCCC城 西派出所 HLH F25 3均值10:05%CCCC城 西派出所 HLH F25 3上传18:3110:07%CCCC城 西派出所

23、HLH F25 3上传18:3310:02%CCCC城 西派出所 HLH F25 3上传18:3410:031.74.339.53%CCCC城 西派出所 HLH F25 3均值10:01%配置修改如下：下载截图：上传截图：结论：手机用户与 CPE用户均可正常接入， 手机用户业务速率与 CPE用户业务速率基本按照后 台配置的比例进行分配。3、CPE重负荷站点下，手机用户与 CPE用户接入及速率情况预期效果：手机用户和 CPE用户可正常接入，手机资源与 CPE资源配比为 10:7 和 10:3. 后台指标情况：起始时间网元名称小区内的 平均用户 数 （

24、无）上行总数 据流量 （Gbyte）下行总 数据流 量 （Gbyt e）上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下 行数据 流量 （Gbyt e）CPE 用户 数CPE流 量占比11/06/201515:00:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 362.801.0018.5373.69%88.63%16.725.8590.21%11/06/201515:15:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 359.650.5816.3967.24%80.57%15.055.0091.87%11/06/201515:30:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 357.0

25、90.5614.3870.93%67.85%13.093.7790.99%11/06/201515:45:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 360.380.8930.8975.51%92.57%20.804.7367.34%11/06/201516:00:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 360.680.8426.6576.55%84.62%15.084.0656.59%11/06/201518:30:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 359.290.8212.6458.97%61.36%11.594.8291.64%11/06/201518:4

26、5:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 359.371.1613.8462.90%59.75%12.564.3990.76%11/06/201519:00:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 366.312.679.0675.23%52.35%7.943.5687.58%11/06/201519:15:00CCCC隆_ 都翡翠湾二期_HLH_F25_368.340.6610.5560.95%58.16%9.324.0888.37%11/06/201519:30:00CCCC隆_ 都翡翠湾二 期 HLH F25 371.651.1511.3363.78%67.21%1

27、0.075.0988.93%从指标可以看到，该小区 PRB利用率比较高，大部分都在 60%以上，且 CPE流量占比较 高，达到了 90%以上，属于 CPE高负荷小区。测试情况：小区业务类型时间QCI 设置CPE速率MIFI 速率smarttest 速率CPE/MIFICCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3下载15:5410:078.510.9/77.98%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3下载15:5810:078.011.910.967.23%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3下载15:5910:078.712.511.669.60%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH

28、 F25 3下载16:0110:078.011.610.968.97%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3下载16:0210:077.310.79.968.22%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3均值8.111.510.870.40%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3上传19:1810:050.00%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3上传19:2010:054.17%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3上传19:2210:046.15%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3均值1.2

29、2.52.350.11%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3上传19:2710:032.69%CCCC隆_ 都翡翠湾二期 _HLH_F25_3上传19:2810:030.80%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3上传19:3010:027.20%CCCC隆 都翡翠湾二期 HLH F25 3均值30.23%配置如下：下载测试截图：上传测试截图：结论：从测试情况可以看到， CPE、 MIFI 、手机下载速率可以通过 QCI 权值因子来调整，调整 后测试基本满足预期。4、手机重负荷站点下，手机用户与 CPE

30、用户接入及速率情况 预期效果：手机用户和 CPE用户可正常接入，手机资源与 CPE资源配比为 10:5/10:7. 后台指标情况：起始时间网元名称小区内的 平均用户 数 （ 无）上行总数 据流量 （Gbyte ）下行总数 据流量 （Gbyte）上行PRB利用率下行 PRB利 用率CPE下 行数据 流量 （Gbyte）CPE用 户数CPE 流量 占比11/06/2015CCCC尚_ 德动漫133.580.9821.4771.53%79.5010.171.2047.313:45:00HLH F27 2%8%11/06/2015CCCC尚_ 德动漫136.281.2425.7573.29%93.46

31、8.141.9231.614:00:00HLH F27 2%2%11/06/2015CCCC尚_ 德动漫114.911.2031.6968.90%92.169.631.4330.314:15:00HLH F27 2%9%11/06/2015CCCC尚_ 德动漫117.371.2430.6170.87%93.568.041.4726.214:30:00HLH F27 2%8%11/06/2015CCCC尚_ 德动漫112.460.9719.4168.87%76.784.940.7925.414:45:00HLH F27 2%5%从指标情况可以看到， 该小区测试前 PRB利用率一直比较高， 且 C

32、PE流量占比不足 50%，手机贡献的流量比 CPE多。 测试情况：小区业务类型时间QCI 设置CPE速率MIFI 速率CPE/MIFICCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:3010:059.319.747.21%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:3210:0512.222.753.74%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:3410:056.210.956.88%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:3610:055.79.957.58%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:4110:057.815.151.66%CCCC尚 德动漫 HLH

33、 F27 2下载14:4310:057.313.753.28%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2均值10:058.0815.3353.39%CCCC尚 德动漫 HLH F27 2下载14:5010:0710.615.667.95%下载测试截图：结论：在手机重负荷场景下， CPE与 MIFI 下载速率比例可通过 CQI 权值因子调整，并且下载 测试满足预期效果。5、在资源受限的场景下，将 QCI权值因子设置成一样（ QCI6和 QCI9设置成 1000），观察资源分配情况 预期效果：手机和 CPE下载速率相同 测试情况：测试次数时间CQI权值因子CPE下载速率手机下载速率下载速率比例114:

34、201:133.240.183%214:271:112.916.180%314:311:122.527.682%414:321:140.741.498%514:341:136.436.999%平均29.132.490%测试截图：结论：把 CQI6 和 QCI9 的权值因子都配成 1000 后，对比测试 CPE 终端和手机终端，两者的下载速率基本保持在 1:1 左右，影响下载速率因素比较多，所以两者会有一些上下波动。6、在资源受限场景下，先同时接入一个CPE和一个手机，在下载速率稳定后，再接入一个手机，观察原 CPE和手机的下载速率变化预期效果： CPE和手机均会降低速率，最终 CPE和手机达到

35、 7:10 的下载速率测试情况：测试次数场景时间CPE下载速率手机下载速率CPE/手机1未接入手机14:47%接入手机后15:437.21548.00%2未接入手机17:4513.12065.50%接入手机后18:4615.622.469.64%3未接入手机14:4917.924.971.89%接入手机后14:5013.414.195.04%4未接入手机14:5220.831.865.41%接入手机后14:5315.423.565.53%5未接入手机14:1226.733.380.18%接入手机后14:132230.671.90%均值未接入手机19.7227.8270

36、.88%接入手机后14.7221.1269.70%测试截图：新用户接入前：新用户接入后：结论：从测试结果可以看到， CPE和手机稳定后，下载速率比基本在7:10 左右，在有新用户接入的情况下， CPE和手机均会释放资源，释放资源后，速率比也基本在7:10 左右。7、小区是否可以接入超过 400 用户 预期效果：会超过 400 统计工业大学西南 1 小区激活用户数情况，可以看到，在某些时间段，激活用户数是超过 400 的，但是能超过多少是没有定数的。小区开始时间下行 PRB利用 率小区内有业务数据 待发送的最大用户 数 （ 无 ）CPE激活用户数CCCC工 业大学西南 HLH 21F3 118:

37、00:0088.61%1014.352CCCC工_ 业大学西南 _HLH_21F3_118:15:0080.32%45933.66CCCC工_ 业大学西南 _HLH_21F3_118:30:0070.91%45828.886CCCC工 业大学西南 HLH 21F3 118:45:0074.21%37715.136CCCC工 业大学西南 HLH 21F3 119:00:0069.10%41125.283CCCC工_ 业大学西南 _HLH_21F3_119:15:0073.78%44917.208CCCC工 业大学西南 HLH 21F3 119:30:0067.58%41713.753CCCC工

38、业大学西南 HLH 21F3 119:45:0068.85%2967.415CCCC工 业大学西南 HLH 21F3 120:00:0063.17%933.8618、在 200/300/400 用户场景下，用 SMARTTES分T 别测试 PRB利用率 50%左右和 90%左 右时的用户感知情况测试情况：选取 CCCC_工业大学西南 _HLH_21F3_1 进行测试， 统计指标发现， 在用户数超过 200 的 时候， PRB利用率均比较高，超过 60%，所以无法找到用户超过 200， PRB利用率低于 50% 的时候。时间下行 PRB利 用率小区内有 业务数据 待发送的 最大用户 数 （ 无）FTP下载速 率CPE流量占 比FTP上传速 率HTTP浏览ping 时延视频浏览 速率18:00:0088.61%101820640.04%608223142566918:15:0080.32%459210849.50%3295263841218:30:0070.91%45884657.61%4112535725718:45:0074.21%377136147.59%6820822117519:00:0069.10%41180747.97%6118078627919:15:0073.78%449110049.41%7119326063019:30:0067.58%417114455.4